اللفتنج لَج أصغر قطعة حديد مُصمَّمة في معظم حزم التركيب، وأقلها هامشًا للخطأ. فهي تُلحم بعضو صُمِّم لوضعه النهائي، وتحمل وزن ذلك العضو كاملًا في وضع لم يصمِّمه أحد له، وإذا انهارت فإنها تنهار في جزء من الثانية، فوق رؤوس الناس.
ويُستخدم عادةً مرجعان لفحصها: مواصفة AISC التي تعامل اللفتنج لَج لوحًا متصلًا ببِن، وASME BTH-1 المكتوبة لأدوات الرفع تحت الهوك والتي تطلب معاملات تصميم أكبر. والمرجعان لا يعطيان النتيجة نفسها، ومن المفيد أن نعرف السبب قبل اختيار أحدهما.
النِّسب أولًا، ثم المقاومة
تفترض معادلات مقاومة اللوح المتصل ببِن لوحًا ذا شكل معقول. وتصوغ AISC 360 هذا الشكل في صورة نِسَب، واللَّج الذي لا يستوفيها يقع خارج نطاق المعادلات مهما بدت المقاومة التي تعطيها كبيرة.
حالات الحدّ الحاكمة
عند الثقب يُفحص اللوح للقطع بالشد عبر المقطع الصافي، وللقطع بالقص في الحديد خلف الثقب، ولارتكاز البِن على اللوح. ويعتمد ارتكاز البِن على سُمك اللوح وقطر البِن وإجهاد خضوع الحديد وحدها، فيفيده اللوح الأسمك ولا يفيده الأعرض. وتحت الثقب يعمل اللَّج كابولًا قصيرًا: يحمل مقطع القاعدة واللحام مع العضو قوة السلينج، ومتى مال السلينج يحملان أيضًا عزم مركبته الأفقية حول القاعدة. وفي الرفع المائل قد يكون أيٌّ منهما هو الحاكم.
| حالة الحدّ | AISC 360-16 (ASD) | ASME BTH-1-2020 |
|---|---|---|
| التمزق بالشد عبر الثقب | المعادلة D5-1، Ω = 2.00 | المعادلة (3-45)، مقسومة على 1.20 N_d |
| التمزق بالقص / الانتزاع خلف الثقب | المعادلة D5-2، Ω = 2.00 | المعادلتان (3-49) و(3-50)، مقسومتان على 1.20 N_d |
| ارتكاز البِن | المعادلة J7-1، Ω = 2.00 | المعادلة (3-53)، مقسومة على N_d |
| مقطع القاعدة | البند D2 مع H1، Ω = 1.67 | المعادلة (3-1)، مقسومة على N_d |
| لحام القاعدة | البند J2.4، Ω = 2.00 | المعادلة (3-55)، مقسومة على 1.20 N_d |
لماذا تطلب BTH-1 أكثر
تصمِّم BTH-1 وفق معامل N_d يُختار حسب فئة التصميم للرفع، وتضيف معاملًا آخر قدره 1.20 على حالات حدّ الكسر والوصلات. أما المواصفة الإنشائية المكتوبة لمبنى في الخدمة، فلا تعرف إن كان الرفع عملية متكررة مضبوطة أم رفعة واحدة لقطعة غير منتظمة في الرياح.
وتصنِّف المواصفة أدوات الرفع أيضًا حسب فئة الخدمة، وفق عدد دورات التحميل المتوقعة: فئة الخدمة 0 تغطي ما يصل إلى 20,000 دورة. فلَج التركيب الذي يُستخدم لعدد قليل من الرفعات هو من فئة الخدمة 0، أما لفتنج بيم ترفع وحدةً كل يوم لسنوات فليست كذلك، وتحتاج إلى فحص الفاتيج لا توفره المعادلات الاستاتيكية.
ما لا تراه الحسابات
- سلينج خارج مستوى اللوح. تفترض المعادلات أعلاه أن السلينج يقع في مستوى اللَّج. وخارج المستوى تنحني القاعدة حول محورها الضعيف؛ فوجِّه اللَّج باتجاه التعليق، أو افحص ذلك الانحناء.
- الشاكل والبِن والعضو. اللَّج حلقة واحدة. والـ WLL للشاكل، والبِن، والمقاومة الموضعية للشفة أو العصب الذي يُلحم به اللَّج، فحوصات مستقلة.
- خلوص الثقب. البِن الرخو في ثقب واسع يركِّز الارتكاز. وتعاقب BTH-1 الخلوص مباشرة، بينما لا تحدّه AISC 360-16 إلا حين يتحرك البِن تحت الحمل.
- اللحام كما نُفِّذ. لحام الفيليت الذي يطلبه الرسم ولا تنفذه الورشة هو أكثر أسباب الانهيار الفعلية شيوعًا. ومكان اللَّج على الشوب دروينج بمقاس لحامه وفحصه، لا على رسم يدوي في الموقع.
الاختيار بين المرجعين
حين تسمّي إجراءات الرفع في المشروع BTH-1 فاستخدمها، فقد كُتبت لهذا الغرض. وحين لا تسمّيها، فإن تشغيل المرجعين معًا قليل الكلفة وكثير الفائدة: إذ يختلف الفحص الحاكم عادةً، واللَّج الذي يجتاز الفئة B في BTH-1 مع استيفاء نِسَبه لا يبقى فيه ما يُجادَل فيه. وتفحص حاسبة اللفتنج لَج لفتنج لَج واحدًا وفق الكودين جنبًا إلى جنب وتسمّي الفحص الحاكم في كلٍّ منهما؛ أما هندسة التركيب نفسها فجزء من عملنا في المنشآت المعدنية.
أسئلة شائعة
ما فئة التصميم المناسبة للَج التركيب؟
هذا حكم على عملية الرفع لا على اللوح. تصف BTH-1 الفئة A بأنها أحمال متوقعة في خدمة مضبوطة، والفئة B بأنها أحمال غير محددة بدقة أو ظروف قاسية. والرفعة الواحدة لقطعة غير منتظمة في موقع مكشوف أقرب عادةً إلى الفئة B.
هل يفيد اللوح الأعرض في ارتكاز البِن؟
لا. يعتمد الارتكاز على سُمك اللوح وقطر البِن وإجهاد الخضوع. والعرض يفيد الشد والانتزاع خلف الثقب، أما السُّمك أو التشيك بليت فيفيد الارتكاز.
لماذا يحكم لحام القاعدة في الرفع المائل؟
لأن المركبة الأفقية لقوة السلينج تؤثر عند ارتفاع الثقب، ويقاوم عزمها حول القاعدة مجموعةُ اللحام ومقطعُ القاعدة. ففي لحامَي زاوية بطول L على امتداد القاعدة، تجعل نظرية اللحام الخطي المرن إجهاد الانحناء مساويًا 6·h·tanθ / L مضروبًا في الإجهاد المباشر، حيث h ارتفاع الثقب. فإذا كان الثقب على ارتفاع 150 مم فوق قاعدة طولها 200 مم، أضاف ميل السلينج بزاوية 15° نحو 1.2 مرة من الإجهاد المباشر، أي يتضاعف إجهاد اللحام تقريبًا.
هل تختلف AISC 360-22 عن 360-16 في اللفتنج لَج؟
نعم، في جانب واحد: تضيف AISC 360-22 إلى معادلة التمزق بالقص D5-2 معاملًا C_r يعتمد على الخلوص. والفحص الموسوم بـ 360-16 لا يتضمنه.
